ES2277514B1 - Antorcha de soldadura al arco con dispositivo de limpieza incorporado por gas criogenico a alta presion. - Google Patents

Abstract

Antorcha de soldadura al arco con dispositivo de limpieza incorporado mediante gas criogénico a alta presión, caracterizada porque externamente a la antorcha (1) existen unos medios capaces de inyectar a su través de dentro hacia fuera un chorro líquido de dióxido de carbono (CO{sub,2}) criogénico a alta presión, cuyos medios externos a la antorcha (1) son una botella de CO{sub,2}(2), una válvula solenoide criogénica (3) idónea para operar con CO{sub,2} líquido y un tubo blindado (4) apto para conducción de CO{sub,2} líquido, que deberemos cambiar por el tubo usual de inyección de aceite; dicha válvula solenoide criogénica (3) tiene su entrada comunicada con la salida de dicha botella de CO{sub,2}(2) y una conexión (5) de comunicación de señal de accionamiento manual o automático o a través de robot/automatismo (9), y dicho tubo blindado (4) se prolonga por dentro de la antorcha (1) y comunica la válvula solenoide criogénica (3) con el conducto de salida de esta antorcha (1).

Description

Antorcha de soldadura al arco con dispositivo de limpieza incorporado por gas criogénico a alta presión.

Campo de la invención

Esta invención concierne a un dispositivo para la limpieza automática de una antorcha de soldadura al arco bajo gas de protección.

Estado de la técnica anterior

Las antorchas aquí concernidas emplean como electrodo positivo, hilo del material de aportación adecuado al tipo de soldadura pretendido y que va saliendo por el tubo de contacto de la antorcha a medida que progresa la operación de soldadura por arco eléctrico, en la cual interviene también una aportación de gas inerte o activo (por ejemplo, una mezcla de argón y CO_{2}) que accede por un conducto de salida de gas, que recorre el interior de la antorcha y que corre paralelo con un segundo conducto para la inyección de aceite (del que hablaremos más adelante) para alcanzar sendos tubos de entrada de una pieza de tubería en "Y" los cuales confluyen en un tercer tubo de salida de la misma que está comunicado con el cuello de la pistola. El proceso de soldadura por arco eléctrico, en su modalidad de cortocircuito, origina un gran número de proyecciones de soldadura (o sobrante de material fundido), las cuales saltan al exterior, pudiéndose alojar en; tobera, tubos de contacto, difusor, portatubos..., disminuyendo tanto la eficacia en el trabajo de la antorcha como la calidad de la soldadura realizada por la misma.

El siguiente de los problemas que nos encontramos en la soldadura por arco eléctrico es la gran temperatura que recibe el cuello, (incluyendo todo el consumible), afectando de modo gradual a la soldabilidad de cualquier proceso, originando un cambio prematuro en cuello, toberas y tubos de contacto.

En el caso de tener proyecciones de soldadura y su limpieza posterior, en la actualidad son empleados dos procedimientos: uno manual, que, como indica su propio nombre, es el más rudimentario y consiste en limpiar con herramientas manuales; otro, que se suele llamar automático por el hecho de que la limpieza tiene lugar por mecanizado mediante una fresa.

En el caso automático, es común usar un procedimiento para prevenir las proyecciones de soldadura en la tobera y zonas adyacentes, que consisten en inyectar aceite por el segundo conducto antes mencionado, pero las muy altas temperaturas producidas por el arco eléctrico producen la evaporación rápida del mismo y lo convierten en algo ineficaz que, a falta de otras soluciones, sigue usándose en la actualidad.

Haciendo referencia al sistema de limpieza mediante fresado, para unas determinadas condiciones de trabajo (bajo las cuales también se valorará más adelante el objeto de esta invención), resulta que:

Como datos estimativos, la tobera de la antorcha, debido a las proyecciones, al incremento de temperatura y al roce mecánico con la fresa, ha de ser cambiada una vez al día; el tubo de contacto se debe cambiar una vez cada ocho horas; el portatubos, tres a la semana; el difusor de gas, dos unidades por semana; los cuellos, uno cada dos meses; el robot debe parar por incidencias, diez minutos cada ocho horas;

En la producción de piezas se produce un diez por ciento de incidencias de soldadura; existiendo también un gran consumo de aceite.

Explicación de la invención y ventajas

Frente a este estado de cosas, la invención que ahora nos ocupa, propugna una solución según la cual, externamente a la antorcha existen unos medios capaces de inyectar a su través de dentro hacia fuera, una pulverización de dióxido de carbono (CO_{2}) criogénico a alta presión, cuyos medios externos a la antorcha son una botella de CO_{2}, una válvula solenoide criogénica, que es idónea para operar con CO_{2} líquido y un tubo blindado apto para conducción de CO_{2} líquido.

Dicha válvula solenoide criogénica, tiene su entrada de admisión comunicada con la salida de dicha botella de CO_{2} y tiene su accionamiento o bien de modo manual o mediante automatismos o robots, y la salida de dicha válvula, conecta con el tubo de entrada de CO_{2} blindado. Dicho tubo se prolonga por el interior de la antorcha y comunica la válvula solenoide criogénica con el conducto de salida de esta antorcha.

Esta solución rompe con el concepto mantenido hasta ahora de realizar la limpieza mediante un tratamiento, manual o automático, por el exterior de la antorcha y siempre mediante medios mecánicos que afectan considerablemente a su uso. Este concepto es ahora sustituido por un procedimiento de limpieza que opera por el interior de la antorcha siempre en dirección al cuello, que es producido mediante una pulverización de CO_{2} líquido a alta presión (por ejemplo, 45 bares) y que; por su rapidez, este procedimiento puede ser realizado aprovechando los tiempos en que el robot u operario, termina un ciclo de soldadura y siempre antes de empezar el siguiente. Y que, para las mismas condiciones de trabajo reseñadas para el actual sistema de limpieza por fresado, ofrece los siguientes resultados:

Como datos estimativos, la tobera de la antorcha debe de ser cambiada sólo dos veces por semana (en vez de una al día); el tubo de contacto, ha de cambiarse sólo uno cada 24 horas de trabajo (antes, uno cada ocho horas, es decir tres veces más); el portatubos, ninguna vez en tres semanas (antes, tres veces por semana); el difusor de gas, no se cambia en tres semanas (antes, dos unidades por semana); los cuellos, debido a que dicho sistema no afecta mecánicamente a ningún componente, no necesita ser cambiado, (antes, era necesario cambiar un cuello cada dos meses); el robot/operario sólo debe parar para efectuar el cambio de botella de CO_{2}, lo que viene a ser una vez cada tres turnos de trabajo (antes, debía parar diez minutos cada ocho horas);

Esta misma solución, es ideal para disminuir la temperatura del conjunto cuello-consumible, debido a un gran choque térmico entre la temperatura de trabajo normal (del orden de 80ºC) y la que nos proporciona el gas criogénico (del orden de -50ºC), obteniendo un beneficio en incrementos de factores de marcha; con lo que la misma pistola desarrolla una eficacia del 50% superior a pistolas que no lo utilicen. Asimismo aumentamos la duración de vida de todo el consumible y obtenemos una refrigeración perfecta de todo el conjunto de la pistola.

Como datos estimativos, con el sistema de limpieza mediante CO_{2}, se produce menos de un cuatro por ciento de incidencias de soldadura (antes, se producía un diez por ciento de incidencias de soldadura); ahora no existe consumo de aceite (antes, sí).

Con todo ello, el funcionamiento en automático/manual es simple: cuando cada ciclo de soldadura acaba, el robot/automatismo/operario ordena la detención de la alimentación del hilo y, sin necesidad de ir a una posición apartada; si entonces hace falta una limpieza, el propio robot/automatismo/operario la ordena aprovechando para realizarla el intervalo de tiempo hasta el comienzo de un nuevo ciclo de soldadura.

Según otra particularidad de la invención, el tubo blindado de conducción del CO_{2} líquido por el interior de la antorcha es el que se ubicara en el lugar que ocupa el actual segundo conducto, utilizado usualmente para una aportación de aceite, destinado a evitar proyecciones de soldadura en la tobera y adyacentes del cuello. De lo cual se desprende que la aplicación del invento casi no requiere modificar sustancialmente las antorchas que actualmente se están fabricando.

Dibujos y referencias

Para comprender mejor la naturaleza del invento, se adjunta una representación gráfica correspondiente a una forma de realización industrial que tiene carácter de ejemplo meramente ilustrativo y no limitativo.

La figura 1 muestra esquemáticamente una antorcha (1) que está dotada del objeto del invento.

En esta figura están indicadas las siguientes referencias:

1.-

Antorcha

2.-

Botella de CO_{2}

3.-

Válvula solenoide criogénica

4.-

Tubo blindado conductor de CO_{2} líquido

5.-

Conexión entre válvula (3) y armario de robot/automatismo o accionamiento manual

6.-

Primer conducto (gas)

7.-

Segundo conducto (CO_{2} líquido)

8.-

Pieza de tubería en "Y"

9.-

Señal de activación de sistema

Exposición de una realización preferente

Con relación a la representación gráfica y referencias arriba enumerados, se ilustra en el plano adjunto un modo preferente de ejecución del presente invento. Como ilustra la figura 1, está referido a una antorcha (1) de soldadura por arco eléctrico (9) de una instalación automática/manual de soldadura y que internamente tiene un primer conducto (6) de suministro de gas inerte o activo, indispensable para la soldadura, y un segundo conducto (7) de inyección de aceite para prevención de proyecciones de soldadura, cuyos conductos primero (6) y segundo (7), en su extremo delantero, están acoplados en sendos ramales de entrada de una pieza de tubería en "Y" (8) que tiene un ramal de salida que está comunicado con el cuello de la pistola (1).

Dentro de esta constitución general, el objeto reivindicado por la invención consiste en que externamente a la antorcha (1) existen unos medios capaces de inyectar a su través de dentro afuera una pulverización mediante líquido dióxido de carbono (CO_{2}) criogénico a alta presión, cuyos medios externos a la antorcha (1) son una botella de CO_{2} (2), una válvula solenoide criogénica (3) que es idónea para operar con CO_{2} líquido y un tubo blindado (4) apto para conducción de CO_{2} líquido, (tubo blindado (4) que sustituye al tubo usual de inyección de aceite), dicha válvula solenoide criogénica (3) tiene su entrada comunicada con la salida de dicha botella de CO_{2} (2) y tiene una conexión (5) de activación de la válvula (9), y dicho tubo blindado (4) se prolonga por dentro de la antorcha (1) y comunica la válvula solenoide criogénica (3) con el conducto de salida de esta antorcha (1); todo ello, de tal modo que, para efectuar la limpieza de la antorcha (1) se hace pasar por el interior de la misma un chorro de CO_{2} líquido criogénico a una presión muy alta (del orden de 45 bares), lo que resulta de gran eficacia para eliminar las proyecciones de material que van produciéndose de un modo, además, muy rápido, y también la disminución de la temperatura de toda la pistola de forma drástica, que permite aprovechar al efecto las obligadas paradas entre ciclos de soldadura; estas operaciones de limpieza son ordenadas por el robot/automatismo/operario (9) en tiempo conveniente y no precisan de movimientos a limpiadores de fresa tradicionales (1), con el consiguiente ahorro de tiempos y de recambios.

Además, la presente invención es integrable en su actual proceso productivo, cambiando el segundo conducto (7) utilizado usualmente para una aportación de aceite destinado a evitar proyecciones de soldadura en la tobera y zonas adyacentes del cuello, por el tubo blindado de pulverización de CO_{2} criogénico (1). Deberemos asimismo proceder al cambio de la Y actual del sistema por nuestra Y modificada (8), ya existente en la norma.

Claims (1)

1. Antorcha de soldadura al arco con dispositivo de limpieza incorporado mediante gas criogénico a alta presión, en especial una antorcha (1) que está controlada de forma manual, o de forma automática mediante un autómata o un robot (9) de una instalación de soldadura y que internamente tiene un primer conducto (6) de suministro de gas inerte o activo, auxiliar para la soldadura, y un segundo conducto (7) de inyección de aceite para prevención de proyecciones de soldadura, cuyos conductos primero (6) y segundo (7), en su extremo delantero, están acoplados en sendos ramales de entrada de una pieza de tubería en "Y" (8) que tiene un ramal de salida que está comunicado con el cuello (1), caracterizada porque externamente a la antorcha (1) existen unos medios capaces de inyectar a su través de dentro hacia fuera un chorro líquido de dióxido de carbono (CO_{2}) criogénico a alta presión, cuyos medios externos a la antorcha (1) son, una botella de CO_{2} (2), una válvula solenoide criogénica (3) que es idónea para operar con CO_{2} líquido y un tubo blindado (4) apto para conducción de CO_{2} líquido, tubo blindado (4) que sustituye al tubo usual de inyección de aceite; dicha válvula solenoide criogénica (3) tiene su entrada comunicada con la salida de dicha botella de CO_{2} (2) y tiene una conexión (5) de comunicación de señal de accionamiento manual o automático o a través de robot/automatismo (9), y dicho tubo blindado (4) se prolonga por dentro de la antorcha (1) y comunica la válvula solenoide criogénica (3) con el conducto de salida de esta antorcha (1).